專利名稱：大氣溫差制冷式能量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及能量交換裝置領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種大氣溫差制冷式能量裝置。
背景技術(shù)：
隨著人類(lèi)對(duì)能源需求的不斷增長(zhǎng)，而作為主要能量來(lái)源的石油的供應(yīng)危機(jī)又愈來(lái)愈現(xiàn)實(shí)，人們把目光轉(zhuǎn)向了尋求新的能源方式，太陽(yáng)能、海洋能和大氣能等都成為了新型能源的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，而利用海水的溫差結(jié)合媒介物質(zhì)的氣-液態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量交換開(kāi)發(fā)出的海水溫差發(fā)電技術(shù)，為人們探求新型的清潔能源來(lái)源提供了廣闊的前景。海水溫差發(fā)電技術(shù)的基本原理是，利用海洋表面海水與深層海水之間存在的溫度差，用較高溫度的海水將蒸發(fā)器中某種容易氣化的液體氣化，然后將此氣體導(dǎo)入渦輪機(jī)做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，氣體做功后被導(dǎo)入較低溫度的海水環(huán)境并在冷凝器中液化，再將液體送入蒸發(fā)器中構(gòu)成循環(huán)(《科學(xué)畫(huà)報(bào)》1990年第六期)。首次提出利用海水溫差發(fā)電設(shè)想的，是法國(guó)物理學(xué)家阿松瓦爾。1926年，阿松瓦爾的學(xué)生克勞德試驗(yàn)成功海水溫差發(fā)電。1930年，克勞德在古巴海濱建造了世界上第一座海水溫差發(fā)電站，獲得了10千瓦的功率。1979年，美國(guó)在夏威夷的一艘海軍駁船上安裝了一座海水溫差發(fā)電試驗(yàn)臺(tái)，發(fā)電功率53.6千瓦。1981年，日本在南太平洋的瑙魯島建成了一座100千瓦的海水溫差發(fā)電裝置，1990年又在鹿兒島建起了一座兆瓦級(jí)的同類(lèi)電站。(《新科技啟蒙》，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，1999年第一版)。基于上述海水溫差發(fā)電技術(shù)的相同原理，中國(guó)專利CN 2091962公開(kāi)了一種氣動(dòng)水輪機(jī)，將某種作為功力源的氣體在機(jī)器內(nèi)使液體產(chǎn)生一定壓頭并使液體循環(huán)流動(dòng)，流動(dòng)的液體推動(dòng)水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
現(xiàn)有技術(shù)中的上述能源裝置都是基于海水的溫差來(lái)推動(dòng)介質(zhì)的氣-液轉(zhuǎn)換而進(jìn)行做功發(fā)電的，由于不同溫度的海水之間的溫差有限，而造成介質(zhì)物的選擇范圍有限，給這樣的能源裝置的工業(yè)化和大型化應(yīng)用帶來(lái)了困難，而且由于該裝置需要結(jié)合海洋環(huán)境使用，無(wú)法用于非沿海區(qū)域。
近年來(lái)，科學(xué)家們又設(shè)想利用地球大氣層的溫差來(lái)發(fā)電，由于地球表面的水在太陽(yáng)光照射下蒸發(fā)上升，到高空遇冷空氣又凝結(jié)為水，以雨雪形式降落到地面。如果將此過(guò)程有效地控制起來(lái)，將水換成其它適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)，便能在重力的作用和氣-液相轉(zhuǎn)換做功的作用下實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。荷蘭科學(xué)家為此設(shè)想在北海建立一個(gè)能源高塔，塔高至少5000米，塔頂溫度在零下10至35度而地面溫度在10攝氏度左右，所形成的溫差足以找到合適的流體介質(zhì)，如液氨等。但是該能源塔僅設(shè)計(jì)用于發(fā)電，不能進(jìn)行其它能源交換，且僅進(jìn)行一次一級(jí)發(fā)電，不利于能源的綜合利用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種大氣溫差制冷式能量裝置，利用大氣層內(nèi)外部的巨大溫差實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換與能量交換，該裝置不僅適于一般制冷或發(fā)電用途，更可用于大型的城市中央空調(diào)和/或電力供應(yīng)。
本實(shí)用新型提供的大氣溫差制冷式能量裝置，包括流體介質(zhì)、冷凝裝置、低溫液體存儲(chǔ)裝置、熱交換裝置以及依次密閉循環(huán)連接冷凝裝置、低溫液體存儲(chǔ)裝置、熱交換裝置的管道系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝裝置安裝在高空，低溫液體存儲(chǔ)裝置和熱交換裝置安裝在地面或海面，流體介質(zhì)在管道系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，且連接冷凝裝置與低溫液體存儲(chǔ)裝置之間的管道是保溫管道。
該能量裝置中，所述冷凝裝置安裝的高度相對(duì)于安裝低溫液體存儲(chǔ)裝置的地面或海面至少是5000米，該冷凝裝置是安裝在預(yù)先確定好高度的高塔上或高山上。
所述的流體介質(zhì)是至少一種沸點(diǎn)在零下60攝氏度至零攝氏度之間的氣體或液體，優(yōu)選液氨。
所述的能量裝置，在熱交換裝置和冷凝裝置之間還可以依次安裝高壓氣體存儲(chǔ)裝置和低壓氣體存儲(chǔ)裝置。
上述裝置中，在所述高壓氣體存儲(chǔ)裝置與低壓氣體存儲(chǔ)裝置之間和/或低壓氣體儲(chǔ)存裝置與冷凝裝置之間還安裝有風(fēng)力發(fā)電裝置，且在所述冷凝裝置與所述低溫液體存儲(chǔ)裝置之間還可以安裝水力發(fā)電裝置。
本實(shí)用新型提供的大氣溫差制冷式能量裝置進(jìn)行能量交換，具有以下一些特點(diǎn)由于采用高空冷空氣作為能源，使用超低沸點(diǎn)的液體(零下60攝氏度至零攝氏度之間)作為介質(zhì)，本能量裝置能實(shí)現(xiàn)高效低耗節(jié)能的制冷。與傳統(tǒng)的能量裝置不同，本裝置內(nèi)的介質(zhì)經(jīng)熱交換后經(jīng)管道上升至寒冷的高空而被冷凝，無(wú)需傳統(tǒng)的需要消耗大量能源的壓縮過(guò)程，大大節(jié)省了能源。并且由于本裝置設(shè)備巨大，能量交換量也特別大，故特別適用于大中型城市的中央制冷，一個(gè)城市只需投資一套這樣的裝置便可基本滿足生產(chǎn)、生活中的集中供冷，有效降低了城市的能耗及減少排放，優(yōu)化了城市功能與結(jié)構(gòu)。
同時(shí)，通過(guò)在本能量裝置中安裝發(fā)電裝置還可以生產(chǎn)電力，在提供制冷的同時(shí)提供電力，一舉多得。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1是本實(shí)用新型的大氣溫差制冷式能量裝置一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的大氣溫差制冷式能量裝置的另一個(gè)實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體的實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
實(shí)施例1如
圖1所示，本實(shí)用新型提供的大氣溫差制冷式能量裝置的一個(gè)實(shí)施例包括冷凝器1、低溫儲(chǔ)液罐2、熱交換器3和相應(yīng)的連接各個(gè)裝置的密閉循環(huán)管道系統(tǒng)4、5，其中介于冷凝器1與儲(chǔ)液罐2之間的管道4是保溫管道；冷凝器1安裝于建造在離地面至少5000米高空的高塔上；儲(chǔ)液罐2中存放有作為流體制冷介質(zhì)的液氨。
運(yùn)行中，打開(kāi)儲(chǔ)液罐2的閥門(mén)，液氨沿管道5流向熱交換器3，在這當(dāng)中液氨于來(lái)自城市集中收集的熱空氣6發(fā)生熱交換，液態(tài)的氨吸熱轉(zhuǎn)換為氨氣進(jìn)入管道5’，而熱空氣6被制冷為冷空氣7并輸送給城市集中供冷；氨氣沿管道5’上升至高空的冷凝器1，并在高空冷空氣作用下被液化成為液氨，后經(jīng)保溫管道4降落到儲(chǔ)液罐2中。液氨在整個(gè)裝置內(nèi)如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)熱交換和制冷。
實(shí)施例2如圖2所示，在實(shí)施例1所提供的能量裝置的基礎(chǔ)上，在熱交換器3與冷凝器1之間還分別安裝有高壓氣體儲(chǔ)罐8和低壓氣體儲(chǔ)罐9，在高、低壓氣體儲(chǔ)罐之間以及高壓氣體儲(chǔ)罐9與冷凝器1之間還安裝有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10及10’，同時(shí)在冷凝器1與低溫儲(chǔ)液罐2之間的管路系統(tǒng)中還安裝有水力發(fā)電機(jī)組11。
運(yùn)行中，打開(kāi)儲(chǔ)液罐2的閥門(mén)，液氨沿管道5流向熱交換器3，在這當(dāng)中液氨于來(lái)自城市集中收集的熱空氣6發(fā)生熱交換，液態(tài)的氨吸熱轉(zhuǎn)換為氨氣進(jìn)入管道5’，而熱空氣6被制冷為冷空氣7并輸送給城市集中供冷；氨氣沿管道進(jìn)入高壓氣體儲(chǔ)罐8，在流經(jīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10并在風(fēng)力作用下推動(dòng)其發(fā)電之后流向低壓氣體儲(chǔ)罐9，氨氣在通過(guò)管道5’上升至冷凝器1的過(guò)程中流經(jīng)另一風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10’，并在風(fēng)力作用下推動(dòng)其產(chǎn)生電力；氨氣在高空冷空氣作用下在冷凝器中被液化成為液氨，液氨后經(jīng)保溫管道4降落向儲(chǔ)液罐2，在此過(guò)程中流經(jīng)水力發(fā)電機(jī)組11，并在重力作用下推動(dòng)機(jī)組發(fā)電，后返回到低溫儲(chǔ)液罐2之中。液氨在整個(gè)裝置內(nèi)如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)熱交換制冷以及發(fā)電。
需要指出的是，上述實(shí)施例只用于對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本實(shí)用新型的內(nèi)容，在不超出實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)實(shí)用新型內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的和其它方面的改進(jìn)和調(diào)整。
權(quán)利要求1.一種大氣溫差制冷式能量裝置，包括流體介質(zhì)、冷凝裝置、低溫液體存儲(chǔ)裝置、熱交換裝置以及依次密閉循環(huán)連接冷凝裝置、低溫液體存儲(chǔ)裝置、熱交換裝置的管道系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝裝置安裝在高空，低溫液體存儲(chǔ)裝置和熱交換裝置安裝在地面或海面，且連接冷凝裝置與低溫液體存儲(chǔ)裝置之間的管道是保溫管道，流體介質(zhì)在管道系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量裝置，其特征在于，所述冷凝裝置安裝的高度相對(duì)于安裝低溫液體存儲(chǔ)裝置的地面或海面至少是5000米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量裝置，其特征在于，所述冷凝裝置是安裝在預(yù)先確定好高度的高塔上或高山上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述的能量裝置，其特征在于，所述流體介質(zhì)是至少一種沸點(diǎn)在零下60攝氏度至零攝氏度之間的氣體或液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量裝置，其特征在于，所述流體介質(zhì)是液氨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量裝置，其特征在于，在熱交換裝置和冷凝裝置之間還依次安裝有高壓氣體存儲(chǔ)裝置和低壓氣體存儲(chǔ)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量裝置，其特征在于，在所述高壓氣體存儲(chǔ)裝置與低壓氣體存儲(chǔ)裝置之間和/或低壓氣體儲(chǔ)存裝置與冷凝裝置之間還安裝有風(fēng)力發(fā)電裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的能量裝置，其特征在于，在所述冷凝裝置與所述低溫液體存儲(chǔ)裝置之間還安裝有水力發(fā)電裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量裝置在城市中央空調(diào)集中制冷中的應(yīng)用。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大氣溫差制冷式能量裝置，包括流體介質(zhì)、冷凝裝置、低溫液體存儲(chǔ)裝置、熱交換裝置以及依次密閉循環(huán)連接冷凝裝置、低溫液體存儲(chǔ)裝置、熱交換裝置的管道系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝裝置安裝在高空，低溫液體存儲(chǔ)裝置和熱交換裝置安裝在地面或海面，且連接冷凝裝置與低溫液體存儲(chǔ)裝置之間的管道是保溫管道，流體介質(zhì)在管道系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。本裝置內(nèi)的介質(zhì)經(jīng)熱交換后經(jīng)管道上升至寒冷的高空而被冷凝，無(wú)需傳統(tǒng)的需要消耗大量能源的壓縮過(guò)程，大大節(jié)省了能源，實(shí)現(xiàn)高效低耗節(jié)能的制冷。
文檔編號(hào)F25B23/00GK2898726SQ20062005534
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者鐘路華, 謝文華, 馬欣 申請(qǐng)人:鐘路華